KR200220599Y1 - 전기 자동차의 누설전류 검출장치 - Google Patents

전기 자동차의 누설전류 검출장치 Download PDF

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Abstract

고압의 배터리를 사용하는 전기 자동차의 차체 누설전류 발생시 배터리 공급전원을 일시적으로 차단하여 누설전류에 의한 인체 감전을 방지하기 위한 것으로, 고압의 DC전원이 충전되어 있으며 구동전원을 공급하는 배터리와, 3상 AC전원으로 구동되는 전동기와, 전동기를 구동하기 위한 전반적인 동작을 제어하며 배터리 전압 및 누설 전류 발생시 검출되는 전압을 비교하여 일정값 이상으로 판단되면 배터리 전원공급을 차단하기 위한 제어신호를 출력하는 제어수단과, 상기 제어수단에서 인가되는 신호에 따라 배터리 전원공급을 차단하는 차단수단으로 이루어져 배터리 전압과 누설 전류 발생시 검출되는 전압과 비교하여 일정전압 이상으로 검출되면 배터리의 전류를 차단함으로써 차체 누설 전류에 의한 인체감전을 방지하는 안전성을 제공한다.

Description

전기 자동차의 누설전류 검출장치
본 고안은 전기 자동차의 누설전류 검출장치에 관한 것으로, 보다 더 상세하게는 고압의 배터리를 사용하는 전기 자동차의 차체 누설전류 발생시 배터리 공급전원을 일시적으로 차단하여 누설전류에 의한 인체 감전을 방지하기 위한 전기 자동차의 누설전류 검출장치에 관한 것이다.
일반적으로 전기 자동차는 고압의 배터리 충전전원을 이용하여 전동기를 구동하여 운행하는 것으로, 종래에는 고압의 DC전원이 충전되어 있는 배터리를 사용하는 전기 자동차의 전동기를 구동하기 위해 배터리에 충전되어 있는 고압의 DC전원을 3상 AC전원으로 변환하여 전기 자동차의 전동기를 구동하였다.
따라서, 상기에서 서술한 바와 같이 종래에는 차체 누설전류가 발생하는 경우 고압의 배터리를 차단할 수 없어 절연불량, 충돌시 전선피복 파괴, 수분침투로 인한 차체의 누설 전류에 의한 인체감전으로 인명피해가 발생한다는 문제점이 있었다.
본 고안은 전술한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 그 목적은 배터리 전압과 누설 전류 발생시 검출되는 전압과 비교하여 일정전압 이상으로 검출되면 배터리의 전류를 차단함으로써 차체 누설 전류에 의한 인체감전을 방지하기 위한 것이다.
도1은 본 고안 누설전류 검출장치를 보이는 구성 블록도.
도2는 본 고안 누설전류 검출 등가회로.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 고압의 DC전원을 공급하는 배터리와, 3상AC 전원으로 구동하는 전동기로 구성된 전기 자동차에 있어서, 배터리로부터 전압 및 전류 누설을 검출하는 전압 검출부와, 상기 전압 검출부에서 인가되는 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하는 A/D컨버터와, 상기 A/D컨버터에서 인가되는 신호를 분석하여 누설전류 발생시 배터리 전원을 차단하기 위한 전반적인 동작을 제어하는 마이콤과; 상기 마이콤의 제어신호에 의하여 전류를 차단하는 스위치로 구성하여서 된 것을 특징으로 한다.
이하. 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도1에서 알 수 있는 바와 같이 본 고안의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 누설전류 검출장치는 배터리(10)와, 전동기(20)와, 제어수단인 제어부(30)와, 차단수단인 차단 스위치(40)로 이루어지는데, 배터리(10)는 구동전원을 공급하여 고압의 DC 전원이 충전되어 있다.
전동기(20)는 상기 배터리(10)에서 인가되는 구동전원에 의해 구동되어 차량을 운행하기 위한 동력을 발생시킨다.
상기 제어부(30)는 전동기(20)를 구동하기 위한 전반적인 동작을 제어하며, 배터리(10) 전압과 차체에서 발생되는 누설전류를 비교하여 일정 한계값, 즉 인체에 영향을 미치는 차체 누설전류 발생시 배터리(10)의 공급전원을 차단하기 위한 제어신호를 출력한다.
상기 제어부(30)는 전압검출부(31)와, A/D컨버터(32)와, 마이컴(33)으로 이루어져 있는데 전압검출부(31)는 평활 작용을 하는 다수개의 저항(R1-R4) 및 제1 및 제2콘덴서(C1, C2)와, 배터리의 양의 단자(+)에 반전 입력단자가 연결되고 배터리(10)의 음의 단자(-)에 비반전 입력단자가 연결되어 배터리(10)의 전압을 검출하는 제1비교기(OP1)와, 제1비교기(OP1)의 비반전 입력단자(+)에 비반전 입력단자(+)가 연결되며, 반전 입력단자(-)는 궤환되어 누설전류 발생시 전압을 검출하는 제2비교기(OP2)로 이루어진다.
예를 들면, 누설전류가 없을 때는 도2와 같이 제6저항(R6)의 양단 전압은 배터리(10) 전압의 1/2배이며, 누설전류 및 인체 감전시 제6저항(R6)과 병렬 저항 요인이 인체저항(RL)이 발생하여 제5저항(R5)과 제6저항(R6)사이에 전압 불균형이 발생한다.
따라서, 전압 불균형으로 인한 제6저항(R6)의 전압을 제2비교기(OP2)에 입력하여 누설 전류발생시 전압을 검출한다.
A/D컨버터(32)는 제1비교기(OP1)와 제2비교기(OP2)에서 인가되는 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변화하여 그에 해당하는 소정의 전기적 신호를 출력한다.
마이컴(33)는 A/D컨버터(32)에서 인가되는 신호를 분석하여 배터리(10)의 전압과 누설 전류 발생시 전압이 임의로 기설정된 값 이상이라고 판단되면 그에 해당하는 소정의 제어신호를 출력한다.
차단 스위치(40)는 상기 제어부(30)의 마이컴(33)에서 인가되는 신호에 따라 배터리(10)의 공급전원을 차단한다.
전술한 바와 같은 기능을 구비하여 이루어지는 본 고안에서 전기 자동차의 누설전류 검출장치 동작을 도1과 함께 설명하면 다음과 같다.
전기 자동차의 구동 전원으로 사용되는 배터리(10)의 전압을 검출부(31)의 반전 입력단자(-)와 비반전 입력단자(+)에 인가하면 검출부(31)의 제1비교기(OP1)는 반전 입력단자(-)와 비반전 입력단자(+)에 인가되는 전압을 비교하여 배터리(10)의 전압에 해당하는 소정의 전기적 신호를 A/D컨버터(32)에 출력한다.
이때, 제2비교기(OP2)는 도2와 같이 제6저항의 양단 전압을 검출하여 그에 해당하는 소정의 전기적 신호를 제어부(30)의 A/D컨버터(32)에 출력하며, 제어부(30)의 A/D컨버터(32)는 제1비교기(OP1) 및 제2비교기(OP2)에서 인가되는 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하여 그에 해당하는 소정의 전기적 신호를 제어부(30)의 마이컴(33)에 출력한다.
제어부(30)의 마이컴(33)는 제어부(30)의 A/D컨버터(32)에서 인가되는 신호를 비교하여 제2비교기(OP2)에서 인가되는 신호가 제1비교기(OP1)에서 인가되는 신호의 1/2배, 즉 제2비교기(OP2)에서 검출되는 전압이 배터리(10) 전압의 1/2배로 판단되면 차체의 누설전류가 발생하지 않았다고 판단하여 그에 해당하는 소정의 전기적 신호를 차단 스위치(40)에 출력한다.
차단 스위치(40)는 상기 제어부(30)의 마이컴(33)에서 인가되는 신호에 따라 'a' 접점 상태를 유지하면서 배터리(10)의 구동전원을 전기 자동차의 각종 장치에 공급한다.
또한, 제어부(30)의 마이컴(33)는 제2비교기(OP2)에서 인가되는 신호와 제1비교기(OP1)에서 인가되는 신호를 비교하여 일정값 이상 차가 발생하면 차체의 누설전류로 인하여 인체감전 사고가 발생할 수 있다고 판단하여 그에 해당하는 소정의 제어신호를 차단 스위치(40)에 출력한다.
차단 스위치(40)는 상기 제어부(30)의 마이컴(33)에서 인가되는 신호에 따라 접점상태가 'a' 접점에서 'b'접점으로 절환되어 배터리(10)의 공급전원을 차단함으로써 누설전류로 인한 인체감전 사고를 방지한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 배터리 전압과 누설 전류 발생시 검출되는 전압과 비교하여 일정전압 이상으로 검출되면 배터리의 전류를 차단함으로써 차체 누설 전류에 의한 인체감전을 방지하는 안전성을 제공한다.

Claims (4)

  1. 고압의 DC 전원을 공급하는 배터리와, 3상AC 전원으로 구동하는 전동기로 구성된 전기 자동차에 있어서, 배터리로부터 전압 및 전류 누설을 검출하는 전압 검출부와, 상기 전압 검출부에서 인가되는 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하는 A/D컨버터와, 상기 A/D컨버터에서 인가되는 신호를 분석하여 누설전류 발생시 배터리 전원을 차단하기 위한 전반적인 동작을 제어하는 마이컴과; 상기 마이콤의 제어신호에 의하여 배터리의 전류를 차단하는 스위치로 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 누설전류 검출장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 전압검출부는 평활 작용을 하는 다수개의 저항 및 제1 및 제2콘덴서와, 배터리의 양의 단자에 반전 입력단자가 연결되고 배터리의 음의 단자에 비반전 입력단자가 연결되어 배터리의 전압을 검출하는 제1비교기와, 제1비교기의 비반전 입력단자에 비반전 입력단자가 연결되며, 반전 입력단자는 궤환되어 누설전류 발생시 전압을 검출하는 제2비교기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 누설전류 검출장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 마이컴은 검출부의 2비교기에서 검출되는 전압이 배터리 전압의 1/2배이면 누설전류가 발생하지 않았다고 판단하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 누설전류 검출장치.
  4. 청구항 2에 있어서, 마이컴은 검출부의 1비교기와 제2비교기에 인가되는 신호를 분석하여 일정값 이상으로 검출되면 누설전류가 발생하였다고 판단하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 누설전류 검출장치.
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